Question

合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)的生產(chǎn)工藝流程大致為：

上述合成塔和接觸室中的反應(yīng)分別為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol
（1）進(jìn)入合成塔和接觸室中的氣體都要進(jìn)行熱處理，最理想的熱處理方法是

 

．
（2）采用循環(huán)操作可以提高原料的利用率，下列工業(yè)生產(chǎn)中，采用循環(huán)操作的是

 

（填寫(xiě)序號(hào)）．
①硫酸工業(yè)     ②合成氨工業(yè)     ③硝酸工業(yè)      ④氯堿工業(yè)
（3）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理來(lái)確定的條件或措施有

 

（填寫(xiě)序號(hào)）．
①合成氨工業(yè)在高壓下進(jìn)行；      
②硫酸工業(yè)的催化氧化在常壓下進(jìn)行；
③合成氨工業(yè)及時(shí)將氨液化分離；  
④硫酸工業(yè)凈化后的爐氣中含有過(guò)量空氣；
⑤硫鐵礦石加入沸騰爐之前先粉碎；
⑥吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO₃
⑦合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)都使用催化劑；
⑧合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)都用適宜的溫度
（4）硫酸工業(yè)尾氣直接排放到空氣中會(huì)造成環(huán)境污染，其后果主要是

 

．處理硫酸工業(yè)尾氣的一種常用方法是“氨-酸”法，寫(xiě)出這種尾氣處理方法的化學(xué)方程式

 

．有人研究用Na₂SO₃作為治理SO₂污染的一種新方法，該方法的第一步是用Na₂SO₃水溶液吸收SO₂，第二步是加熱吸收溶液，使之重新生成Na₂SO₃，同時(shí)得到含高濃度SO₂的水蒸氣副產(chǎn)品．這種尾氣處理方法與“氨一酸”相比的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（5）若經(jīng)凈化、干燥處理后進(jìn)入接觸室的氣體體積組成是：SO₂ 7%，O₂ 11%，N₂ 82%，從接觸室出來(lái)的氣體中SO₃的體積分?jǐn)?shù)為7%，則SO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)合成塔中的反應(yīng)要吸熱，接觸室中的反應(yīng)要放熱，能量循環(huán)使用；
（2）①硫酸工業(yè)中在接觸室發(fā)生了二氧化硫的催化氧化，采用循環(huán)操作可提高二氧化硫的利用率；
②合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生了氨氣，采用循環(huán)操作可提高N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率
③硫酸工業(yè)中涉及到合成氨，合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生了氨氣，采用循環(huán)操作可提高N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率；
④氯堿工業(yè)中涉及反應(yīng)為非可逆反應(yīng)，進(jìn)行程度比較徹底，不需要采用循環(huán)操作；
（3）勒夏特列原理為：如果改變影響平衡的條件之一，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)，使用勒夏特列原理時(shí)，該反應(yīng)必須是可逆反應(yīng)且存在平衡過(guò)程，否則勒夏特列原理不適用；
（4）硫酸工業(yè)尾氣直接排放到空氣中會(huì)形成酸雨；工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．先用氨水吸收時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用濃硫酸處理時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；依據(jù)反應(yīng)過(guò)程分析，亞硫酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，加熱重新生成亞硫酸鈉；
（5）設(shè)總體積為100，則起始時(shí)二氧化硫的體積為7，氧氣的體積為11，氮?dú)獾捏w積為82，根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算，得出正確結(jié)論．

解答： 解：（1）合成塔中的反應(yīng)要吸熱，接觸室中的反應(yīng)要放熱，可以充分利用反應(yīng)中放出的熱量加熱反應(yīng)氣，
故答案為：充分利用反應(yīng)中放出的熱量加熱反應(yīng)氣；
（2）①硫酸工業(yè)中在接觸室發(fā)生了二氧化硫的催化氧化，采用循環(huán)操作可提高二氧化硫的利用率，故①正確；
②合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生了氨氣，采用循環(huán)操作可提高N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率，故②正確；
③硫酸工業(yè)中涉及到合成氨，合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生了氨氣，采用循環(huán)操作可提高N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率，故③正確；
④氯堿工業(yè)中涉及反應(yīng)為非可逆反應(yīng)，進(jìn)行程度比較徹底，不需要采用循環(huán)操作，故④錯(cuò)誤；
故選：①②③；   
（3）①合成氨工業(yè)在高壓下進(jìn)行，合成NH₃的反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，能用勒夏特列原理解釋；
②硫酸工業(yè)的催化氧化在常壓下進(jìn)行，催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，所以不能用勒夏特列原理解釋；
③合成氨工業(yè)及時(shí)將氨液化分離，減少生成物量，平衡正向進(jìn)行，能用勒夏特列原理解釋；
④硫酸工業(yè)凈化后的爐氣中含有過(guò)量空氣，可以增大二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，能用勒夏特列原理解釋；
⑤硫鐵礦石加入沸騰爐之前先粉碎，增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響，不能用勒夏特列原理解釋；
⑥吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO₃，防止形成酸霧，不能用勒夏特列原理解釋；
⑦合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)都使用催化劑，加快化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響，不能用勒夏特列原理解釋；
⑧合成氨工業(yè)和硫酸工業(yè)都用適宜的溫度，反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，適合的溫度是為了催化劑活性最大，不能用勒夏特列原理解釋；
故①③④符合；
故答案為：①③④；
（4）硫酸工業(yè)尾氣直接排放到空氣中會(huì)形成酸雨；
工業(yè)生產(chǎn)中常用氨-酸法進(jìn)行尾氣脫硫，即先用氨水吸收，再用濃硫酸處理．先用氨水吸收時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用濃硫酸處理時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
由Na₂SO₃+H₂O+SO₂=2NaHSO₃、2NaHSO₃=Na₂SO₃+H₂O+SO₂↑，觀察兩個(gè)反應(yīng)可知Na₂SO₃可循環(huán)使用，
故答案為：形成酸雨；SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；Na₂SO₃可循環(huán)使用；
（5）設(shè)總體積為100
     2SO₂ +O₂ =2SO₃
初始  7    11    0
轉(zhuǎn)化  x   0.5x   x
平衡 7-x 11-0.5x x
則

x

7-x+11-.05x+x+82

=7%
x=

1400

207

，
SO₂的轉(zhuǎn)化率=

1400 207

7

×100%=96.6%，
故答案為：96.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)的生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)計(jì)算，難度較大．掌握生產(chǎn)的原理和步驟是解題的關(guān)鍵．